到2035年,德国政府计划扩大陆上和海上风力发电场的规模,使其发电能力增加一倍以上,达到140吉瓦。与此同时,越来越多的传统发电厂被关闭,这带来了问题,因为发电厂保持电网的稳定。发电厂通过补偿突然增加或减少的电力消耗和馈电,以此来防止断电的情况,并且我们的插座总是提供230伏。然而,风力发电场可以在未来为这项任务提供一种更简单、更环保、更便宜的解决方案。
风电场是新的发电厂吗?
风电场可提供可再生能源,并且作为替代发电厂可以保持电网稳定,因此风电场对实现成功和安全的能源转型发挥着关键作用。
风电场是新的发电厂吗?
风电场可提供可再生能源,并且作为替代发电厂可以保持电网稳定,因此风电场对实现成功和安全的能源转型发挥着关键作用。
发电厂可以顺利运行
发电厂的工作原理就像汽车的巡航控制系统。如果车辆到达一个斜坡,它需要更多的动力来避免减速,所以巡航控制加速并保持速度不变。在发电厂中,这一过程由电力调节器来完成。如果突然需要提走的功率超过发电厂涡轮机提供的功率,差额由发电涡轮机机组的飞轮质量补偿。机器开始减速,但调节器注意到这一点,并向涡轮机施加更多的蒸汽以维持电压,反过来也是如此。电力调节器大约有十秒钟的时间来进行调整,在此期间,由于机器动能提供的瞬间储备,功率不会下降。发电厂对电网稳定的潜在贡献通常取决于它与输电网的距离。
风力涡轮机的供给和需求
风力涡轮机不像传统发电厂那样运作,因为它们能向电网输送的电量取决于可用的风力。当风力有间歇时,其他发电机必须接手。而且如果未来供应过剩,那么风能将被储存起来——要么以热能(电转热)的形式储存起来,要么以电解的方式储存成氢气(电转气)。燃料电池或燃气发电厂可以将这些气体中的一部分转化为电能,从而使过剩的能量可用。因此,风能的扩展将与蓄热系统和电解工厂的大量扩展相结合。另一方面,计划建设更多的燃气发电厂以稳定电网,是在妥协且是不幸的,这将使实现燃气独立和减少二氧化碳排放更加困难。难道未来的风电场不能借助储能系统以及反向发电的燃料电池来弥补负荷波动吗?工业界和大学之间的合作项目正在研究这一概念,Maschinenfabrik Reinhausen正在参与其中。
事半功倍
目前遇到的障碍可能正是应对这一挑战的合适杠杆:由于风力涡轮机位于远离核心电网的分散位置,而且它们的输出相对较低,在当前的技术状态下,它们还不能对负荷波动作出足够快的响应。但这恰恰意味着未来将有大规模的电力储备供应,这也将使停电后的重建速度更快。通过直流电网和带有调节总站的耦合的风力涡轮机,可以实现与电网核心紧密连接,通过使用风力发电和能量存储的瞬时储备和控制功率来保持电网稳定。这样一来,风力涡轮机将与传统发电厂并驾齐进,而且它们的能源转换甚至会比建造新的燃气发电厂更便宜、更容易实现。这一概念很快将在实地试验中得到验证,并可能成为能源转型的关键技术。
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